Seuraavan sukupolven langaton teknologia on täynnä haasteita, mutta se ei ole hidastanut vauhtia.
Tällä tekniikalla on erittäin korkeat tiedonsiirtonopeudet, paljon alhaisempi latenssi kuin 4G LTE:ssä ja kyky käsitellä huomattavasti lisääntynyttä laitetiheyttä solua kohden.Lyhyesti sanottuna se on paras tekniikka autojen antureiden, IoT-laitteiden ja yhä useammin seuraavan sukupolven elektroniikan tuottaman datatulvan käsittelemiseen.
Tämän tekniikan liikkeellepaneva voima on uusi ilmarajapinta, jonka avulla matkaviestinverkko-operaattorit voivat saavuttaa suuremman tehokkuuden samanlaisella taajuuksien varauksella.Uusi verkkohierarkia helpottaa työskentelyä segmentoitujen 5G-verkkojen kanssa mahdollistamalla useiden liikennetyyppien dynaamisen allokoinnin erityisten liikennetarpeiden perusteella.
"Kyse on kaistanleveydestä ja latenssista", sanoi Michael Thompson, RF Solutions Architect Cadence's Custom ICs and PCBs Groupista."Kuinka nopeasti saan suuren määrän dataa?Toinen etu on, että tämä on dynaaminen järjestelmä, joten se säästää minut koko kanavan tai useiden kaistanleveyskanavien yhdistämiseltä.Sovelluksesta riippuen tämä on samanlainen kuin vaatimuksenmukainen suoritusteho.Tämä on mitä.Siten se on joustavampi kuin edellisen sukupolven standardi.Lisäksi sen kapasiteetti on paljon suurempi.”
Tämä avaa uusia käyttömahdollisuuksia arjessa, urheilutapahtumissa, teollisuudessa ja liikenteessä."Jos laitan koneeseen tarpeeksi antureita, voin ohjata sitä, ja koneoppimisen kaltaisella sovelluksella se alkaa ymmärtää, milloin osa, järjestelmä tai prosessi on korjattava tai vaihdettava", Thompson sanoi."Joten maan läpi lentää kone ja se laskeutuu LaGuardiaan.Odota, joku tulee ja korvaa sen.Tämä koskee erittäin suuria maansiirtolaitteita ja kaivoslaitteita, joissa järjestelmä huolehtii itsestään.Haluat estää näitä usean miljoonan dollarin yksiköitä kaatumasta, jotta ne eivät jää odottamaan osien lähettämistä. Saat tietoja tuhansista näistä yksiköistä samanaikaisesti. Se vie paljon kaistanleveyttä ja pieni latenssi tiedon saamiseksi nopeasti. Jos sinun on käännyttävä ja lähetettävä jotain takaisin, voit myös lähettää sen hyvin nopeasti."
Yksi tekniikka, useita toteutuksia Termiä 5G käytetään nykyään monin eri tavoin.Yleisimmässä muodossaan tämä on matkapuhelinverkon langattoman teknologian evoluutio, joka mahdollistaa uusien palvelujen hallinnan tavallisen ilmarajapinnan kautta, selittää Colin Alexander, Armin infrastruktuuriliiketoiminnan langattoman markkinoinnin johtaja."Useita olemassa olevia ja uusia taajuuksia varataan kuljettamaan liikennettä alle 1 GHz:stä pitkiä matkoja, esikaupunkialueita ja laajempaa peittoaluetta sekä millimetriaaltoliikennettä 26–60 GHz uusissa suuren kapasiteetin ja matalan latenssin käyttötapauksissa."
Next Generation Mobile Network Alliance (NGMN) ja muut ovat kehittäneet merkinnän, joka kuvaa käyttötapauksia kolmion kolmessa pisteessä – yksi kulma tehostetulle mobiililaajakaistalle ja toinen ultra-luotettavalle matalalatenssiviestinnölle (URLLC).Viestintäkoneen tyyppi.Jokainen niistä vaatii täysin erilaisen verkon tarpeisiinsa.
"Tämä johtaa toiseen vaatimukseen 5G:lle, vaatimukseen määrittää ydinverkko", Alexander sanoi."Ydinverkko skaalaa tehokkaasti kaikki nämä erilaiset liikennetyypit."
Hän totesi, että mobiiliverkko-operaattorit pyrkivät tarjoamaan verkkojensa joustavimman päivityksen ja laajentamisen käyttämällä virtualisoituja ja konttipohjaisia ohjelmistototeutuksia, jotka toimivat pilvessä olevilla standardilla laskentalaitteistolla.
Mitä tulee URLLC-liikennetyyppeihin, näitä sovelluksia voidaan nyt hallita pilvestä.Mutta tämä vaatii joidenkin ohjainten ja käyttötoimintojen siirtämistä lähemmäs verkon reunaa, ilmarajapintaa.Harkitse esimerkiksi älykkäitä robotteja tehtaissa, jotka vaativat alhaisen latenssin verkkoja turvallisuus- ja tehokkuussyistä.Tämä vaatii reunalaskentalohkoja, joista jokaisessa on laskenta-, tallennus-, kiihdytys- ja koneoppimisominaisuudet, ja että joillakin mutta ei kaikilla V2X- ja autoteollisuuden sovelluspalveluilla on samanlaiset vaatimukset, Alexander sanoo.
”Tapauksissa, joissa vaaditaan pientä latenssia, prosessointi voidaan jälleen siirtää reunaan laskemaan ja kommunikoimaan V2X-ratkaisuja.Jos sovellus koskee enemmän resurssien hallintaa, kuten pysäköintiä tai valmistajan seurantaa, laskenta voi olla bulkkipilvilaskentaa."laitteessa", hän sanoi.
Suunnittelu 5G:tä varten Suunnitteluinsinööreille, joiden tehtävänä on suunnitella 5G-siruja, palapelissä on monia liikkuvia palasia, joista jokaisella on omat näkökulmansa.Esimerkiksi tukiasemilla yksi suurimmista ongelmista on virrankulutus.
"Useimmat tukiasemat on suunniteltu edistyneillä ASIC- ja FPGA-teknologiasolmuilla", sanoi Geoff Tate, Flex Logixin toimitusjohtaja.”Tällä hetkellä ne suunnitellaan SerDeillä, jotka kuluttavat paljon virtaa ja vievät paljon tilaa.Jos pystyt rakentamaan ohjelmoitavuuden ASIC:iin, voit vähentää virrankulutusta ja jalanjälkeä, koska et tarvitse SerDejä toimiaksesi nopeasti irti siruista ja sinulla on enemmän kaistanleveyttä ohjelmoitavan logiikan ja ASIC:ien välillä. Intel tekee tämän asettamalla Xeonit ja Altera FPGA:t sama paketti Saat siis 100 kertaa enemmän kaistanleveyttä Mielenkiintoisia asioita tukiasemista Ensin kehität teknologian ja voit sitten myydä ja käyttää sitä kaikkialla maailmassa.Matkapuhelimella voit luoda erilaisia versioita eri maihin.
Vaatimukset ovat erilaiset ydinverkkoon ja pilveen asennetuille laitteille.Yksi tärkeimmistä näkökohdista on arkkitehtuuri, jonka avulla ohjelmistojen hallinta on helppoa ja käyttötapausten siirtäminen laitteisiin on helppoa.
"Virtualisoitujen konttipalveluiden, kuten OPNFV:n (Open Platform for Network Function Virtualization) käsittelystandardien ekosysteemi on erittäin tärkeä", sanoi Arm's Alexander.”Avainasemassa on myös verkkoelementtien välisen vuorovaikutuksen ja laitteiden välisen liikenteen hallinta palvelun organisoinnin avulla.ONAP (Open Network Automation Platform) on esimerkki.Virrankulutus ja laitteiden tehokkuus ovat myös keskeisiä suunnitteluvalintoja.”
Verkon reunalla vaatimuksia ovat alhainen latenssi, suuri käyttäjätason kaistanleveys ja alhainen virrankulutus.
"Kiihdytinten on voitava helposti tukea monia erilaisia laskentavaatimuksia, joita yleiskäyttöinen CPU ei aina pysty parhaiten käsittelemään", Alexander sanoi.Skaalauskyky on erittäin tärkeä.Tuki arkkitehtuurille, joka voidaan helposti skaalata ASIC:iden, ASSP:iden ja FPGA:iden välillä, on myös tärkeää, koska reunalaskentaa hajautetaan kaikenkokoisille verkoille ja millä tahansa laitteella.Ohjelmiston skaalautuvuus on myös tärkeää."
5G voi myös aiheuttaa muutoksia piirisarjan arkkitehtuuriin, etenkin radioiden sijaintipaikassa.Ron Lowman sanoi, että vaikka LTE-ratkaisujen analogiset etupäät sijoitetaan radioon, prosessoriin tai täysin integroituun, suunnittelutiimien siirtyessä uusiin teknologioihin nämä käyttöliittymät siirtyvät yleensä ensin sirusta ja sitten takaisin siihen. .tekniikan kehittyessä Hän, Synopsys IoT:n strateginen markkinointipäällikkö.
"5G:n myötä useilla radioilla, edistyneemmillä tekniikoilla ja nopeammilla, edistyneemmillä teknologiasolmuilla, kuten 12 nm ja enemmän, odotetaan olevan merkittävä rooli integroiduissa komponenteissa", Lowman sanoi.”Tämä edellyttää, että analogiseen rajapintaan menevät datamuuntimet pystyvät käsittelemään gigasampleja sekunnissa.Myös korkea luotettavuus on aina tärkeää.Avoimen spektrin ja Wi-Fi:n käytön kaltaiset tekijät tekevät siitä paljon vaikeampaa kuin ennen.Kaiken tämän käsitteleminen ei ole helppoa, ja koneoppiminen ja tekoäly voivat sopia hyvin osan kovasta työstä.Tämä puolestaan vaikuttaa arkkitehtuuriin, koska se lataa prosessoinnin lisäksi myös muistia.
Thompson of Cadence on samaa mieltä."Kun kehitämme 5G:tä tai IoT:tä korkeampiin 802.11-standardeihin ja jopa joihinkin ADAS-näkökohtiin, yritämme vähentää virrankulutusta, olla halvempaa, pienempiä ja parantaa suorituskykyä siirtymällä pienempiin solmuihin.Vertaa sitä Venäjän federaatiossa havaittuihin huolenaiheisiin", hän sanoi.”Kun solmut pienenevät, IC:t pienenevät.Jotta IC voisi hyödyntää pienempää kokoaan, sen on oltava pienemmässä pakkauksessa.Asioista halutaan olla pienempiä ja kompakteja, mutta se ei ole hyvä asia.RF Designille”.”…simulaatiossa en välitä liikaa piirin vaikutuksesta jakeluun.Jos minulla on pala metallia, se saattaa näyttää hieman vastukselta, mutta se näyttää vastukselta kaikilla taajuuksilla.Jos se on RF-efekti, niin se on siirtojohto, se näyttää erilaiselta riippuen siitä, minkä taajuuden lähetän sen yli. Nämä kentät laukeavat ketjun muissa osissa. Nyt olen koonnut kaiken lähemmäksi toisiaan ja milloin se ei, yhteys Degree kasvaa eksponentiaalisesti.Kun pääsen pienempiin solmuihin, nämä kytkentävaikutukset korostuvat, mikä tarkoittaa myös, että bias-jännite on pienempi. Joten melulla on suuri vaikutus, koska en bias laitetta alas. pienempi jännite, samalla melutasolla on enemmän vaikutusta. Monet näistä ongelmista ovat 5G:n järjestelmätasolla."
Uusi painopiste luotettavuudessa Luotettavuus on saanut uuden merkityksen langattomassa viestinnässä, kun näitä siruja käytetään auto-, teollisuus- ja lääketieteellisissä sovelluksissa.Tämä ei yleensä liity langattomaan tietoliikenteeseen, jossa yhteyshäiriöt, suorituskyvyn heikkeneminen tai mikä tahansa muu ongelma, joka voi häiritä palvelua, nähdään yleensä haittana eikä tietoturvaongelmana.
"Meidän on löydettävä uusia tapoja varmistaa, että toiminnalliset turvasirut toimivat luotettavasti", sanoi Roland Jahnke, Fraunhofer EAS:n suunnittelumenetelmistä vastaava johtaja.– Toimialana emme ole vielä siellä.Yritämme nyt jäsentää kehitysprosessia.Meidän on tarkasteltava osien ja työkalujen vuorovaikutusta, ja meillä on paljon työtä yhdenmukaisuuden varmistamiseksi.
Jahnke totesi, että tähän mennessä suurin osa ongelmista on johtunut yhdestä suunnitteluvirheestä."Entä jos virheitä on kaksi tai kolme?Todentajan tulee kertoa suunnittelijalle, mikä voi mennä pieleen ja missä virheet ovat, ja sitten palauttaa ne suunnitteluprosessin aikana."
Tästä on tullut iso ongelma monilla turvallisuuden kannalta kriittisillä markkinoilla, ja langattomien ja autoteollisuuden suuri ongelma on molemmin puolin jatkuvasti kasvava muuttujien määrä."Jotkut niistä on suunniteltava niin, että ne ovat aina päällä", sanoo Oliver King, Moortecin teknologiajohtaja.”Ennakkomallinnus voi ennustaa, miten asioita käytetään.Sitä on vaikea ennustaa.Kestää aikaa nähdä, miten asiat toimivat."
Kyläverkko vaaditaan.Kuitenkin monet yritykset ovat sitä mieltä, että 5G:llä on tarpeeksi etuja oikeuttaakseen ponnistelut rakentaa tarvittava infrastruktuuri, jotta se kaikki toimii.
Magdi Abadir, Helicin markkinointijohtaja, sanoi, että suurin ero 5G:n kanssa tulee olemaan datanopeuksissa."5G voi toimia nopeuksilla 10-20 gigabittiä sekunnissa.Infrastruktuurin on tuettava tiedonsiirtonopeutta, ja sirujen on käsiteltävä tämä saapuva data.Yli 100 Gt:n taajuuksien vastaanottimissa ja lähettimissä taajuus on myös otettava huomioon.Venäjän federaatiossa ne ovat tottuneet 70 GHz:n taajuuteen tutkissa ja vastaavissa."
Tämän infrastruktuurin luominen on monimutkainen tehtävä, joka kattaa useita elektroniikan toimitusketjun lenkkejä.
"Magia, josta puhutaan tämän toteuttamiseksi, yrittää tehdä enemmän integraatiota SoC:n RF-puolella", Abadir sanoi.Integrointi analogisten ADC- ja DAC-komponenttien kanssa erittäin korkealla näytteenottotaajuudella.Kaikki on integroitava samaan SoC:hen.Olemme nähneet integraatiota ja keskustelleet integraatiokysymyksistä, mutta tämä liioittelee kaikkea, koska se asettaa korkean tavoitteen ja pakottaa kehittäjät integroimaan entistä enemmän kuin aiemmin on ajateltu.On erittäin vaikeaa eristää kaikkea ja olla vaikuttamatta viereisiin piireihin."
Tästä näkökulmasta 2G on ensisijaisesti puheensiirtoa, kun taas 3G ja 4G ovat enemmän tiedonsiirtoa ja tehokkaampaa tukea.Päinvastoin, 5G edustaa erilaisten laitteiden, erilaisten palveluiden ja kaistanleveyden lisääntymistä.
"Uudet käyttömallit, kuten parannettu mobiililaajakaista ja alhaiset latenssiyhteydet vaativat 10-kertaista kaistanleveyttä", sanoi Mike Fitton, Achronixin strateginen suunnittelija ja liiketoiminnan kehitysasiantuntija.”Lisäksi 5G:n odotetaan olevan erittäin tärkeä V2X:lle, erityisesti seuraavan sukupolven 5G:lle.5G-julkaisussa 16 on URLLC, joka on erittäin tärkeä V2X-sovelluksille.Verkkotyyppinen sovellus.
5G:n epävarman tulevaisuuden suunnittelua pidetään usein superlatiivien sarjana, jossa on 10x enemmän kaistanleveyttä, 5x latenssia ja 5-10x enemmän laitteita.Tätä monimutkaistaa se, että 5G-spesifikaatioiden muste ei ole kovin kuivaa.Aina tulee myöhäisiä lisäyksiä, jotka vaativat joustavuutta ja muuttuvat ohjelmoitaviksi.
"Jos ottaa huomioon laitteiston datalinkin kaksi suurta tarvetta suuren kaistanleveyden ja joustavuuden vuoksi, tämä tarkoittaa, että tarvitset todennäköisesti jonkinlaisen dedikoidun SoC:n tai ASIC:n, jolla on enemmän ohjelmoitavuutta laitteiston ja ohjelmiston välillä.…jos tarkastelet jokaista 5G-alustaa tänään, ne kaikki perustuvat FPGA:iin, koska et vain näe suoritustehoa.Jossain vaiheessa kaikki suuret langattomat OEM-valmistajat siirtyvät todennäköisesti käyttämään taloudellisempaa ja optimoitua ohjelmiston ASIC-tehoa, mutta vaatii joustavuutta ja tarmoa kustannusten ja virrankulutuksen vähentämiseksi.Kyse on joustavuuden säilyttämisestä siellä, missä sitä tarvitset (FPGA:ssa tai sulautetussa FPGA:ssa) ja sen jälkeen toimintojen lisäämisestä mahdollisuuksien mukaan pienimpien kustannusten ja virrankulutuksen saavuttamiseksi.
Tate of Flex Logix on samaa mieltä.”Tällä alueella toimii yli 100 yritystä.Spektri on erilainen, protokolla on erilainen ja käytetyt sirut ovat erilaisia.Toistinpiirin teho on rajoitetumpi rakennuksen seinillä, missä voi olla paikka, jossa eFPGA on arvokkaampi."
Aiheeseen liittyviä tarinoita Rocky Road to 5G Kuinka pitkälle tämä uusi langaton tekniikka menee ja mitä haasteita on vielä voitettava?Langaton testaus uusien haasteiden edessä 5G:n ja muiden uusien langattomien teknologioiden tulo tekee testaamisesta entistä vaikeampaa.Langaton testaus on yksi mahdollinen ratkaisu.Tech Talk: Mitä 5G, uusi langaton standardi, tarkoittaa teknologiateollisuudelle ja mitä haasteita on edessä.5G Test Equipment Race alkaa Langattoman teknologian seuraavan sukupolven kehitystyö on vielä kesken, mutta laitetoimittajat ovat valmiita testaamaan 5G:tä pilottiasetuksissa.
Toimiala on edistynyt ymmärtäessään, kuinka ikääntyminen vaikuttaa luotettavuuteen, mutta enemmän muuttujia vaikeuttaa korjaamista.
Ryhmä tutkii 2D-materiaalien, 1000-kerroksisen NAND-muistin mahdollisuuksia ja uusia tapoja palkata kykyjä.
Heterogeeninen integraatio ja kasvava tiheys etupään solmuissa asettavat haastavia ja pelottavia haasteita IC-valmistukselle ja pakkaamiselle.
Prosessorin validointi on paljon vaikeampaa kuin vastaavan kokoinen ASIC, ja RISC-V-prosessorit lisäävät uuden kerroksen monimutkaisuutta.
127 startuppia keräsi 2,6 miljardia dollaria, ja merkittävää rahoitusta keräsivät datakeskusten yhteydet, kvanttilaskenta ja akut.
Toimiala on edistynyt ymmärtäessään, kuinka ikääntyminen vaikuttaa luotettavuuteen, mutta enemmän muuttujia vaikeuttaa korjaamista.
Heterogeeniset rakenteet, termiset epäsuoritukset eri käyttötapauksissa voivat vaikuttaa kaikkeen nopeutuneesta ikääntymisestä vääntymiseen ja järjestelmävikaan.
Uusi muististandardi tuo merkittäviä etuja, mutta se on silti kallis ja vaikea käyttää.Tämä voi muuttua.
Postitusaika: 16.3.2023